Çin’deki Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi‘nde bir mühendis ekibi, tümüyle perovskit tabanlı bir tandem güneş hücresi tasarladı, inşa etti ve bağımsız olarak test etti.
Araştırmanın sonuçları, Nature Communications dergisinde yayımlandı. Perovskit tandem güneş hücreleri, güneş ışığının daha geniş bir spektrumunu yakalayarak verimliliği artırmak amacıyla iki farklı malzemenin birleştirilmesiyle üretilir. Genellikle, perovskit bir üst katmanla, silikon veya başka bir perovskit varyantı gibi bir alt hücre eşleştirilerek yapılır.
Perovskit, çoğunlukla kalsiyum titanat içeren bir mineraldir. Güneş hücresi üreticileri, perovskiti, daha ucuz, daha verimli ve üretimi daha kolay olduğu ve düzensiz ya da bükülebilir konfigürasyonlarda kullanılabildiği için silikonun yerine test etmektedir. Ancak ticari uygulamalarda perovskit kullanımı, yüzeydeki kusurların neden olduğu ışımayan enerji kayıpları yüzünden sınırlı kalmıştır ve bu durum hücrenin verimliliğini düşürmektedir. Bu yeni çalışmada, araştırma ekibi, malzeme ile çok daha az kusur içeren hücreler yaratmanın bir yolunu bulmuş ve bu da rekor verimlilikle sonuçlanmıştır.
Araştırma ekibi, perovskit üst hücredeki yüzey kusurlarını azaltan bir yüzey yeniden yapılandırma tekniği geliştirdi. Bu teknik, hücrenin yüzeyini modifiye etmek (parlatmak) için BDA ve EDAI2 kullanmaktadır.
Ekibin çalışmaları sonucunda, diğer teknik veya malzemelerle üretilenlerden daha az kusura sahip bir Sn-Pb karışık perovskit film elde edildi. Bu, taşıyıcı yüklerin taşınmasında iyileştirmelere ve enerji kayıplarında azalmaya olanak tanıdı.
Hücrede Rekor Verimlilik
Yeni tekniklerini test etmek için araştırmacılar, ışık emici katman olarak hizmet eden ve parlatılmış bir üst hücre yarattılar. Daha sonra bu hücreyi, C60’dan yapılmış bir elektron transfer katmanının üzerine ve PEDOT
’den yapılmış bir delik taşıma katmanının üzerine yerleştirdiler. Ardından altın kontaklar eklediler.
Testler, hücrenin %28,49’luk bir güç dönüşüm verimliliğine sahip olduğunu ve bu verimliliğin bağımsız olarak doğrulandığını gösterdi. Ayrıca hücrenin, 550 saatlik kesintisiz çalışmanın ardından bile optimum performansını koruyarak dayanıklılık gösterdiği belirtildi.
Perovskit Teknolojileri
Bu yeni perovskit tandem güneş hücresi, güneş enerjisi teknolojilerinde bir dönüm noktası olma potansiyeline sahip. Huazhong Üniversitesi’ndeki bu yenilikçi çalışma, daha sürdürülebilir ve verimli enerji çözümleri arayışında önemli bir adım olarak öne çıkıyor. Geliştirilen yüzey yeniden yapılandırma tekniği sayesinde, güneş hücrelerinin ticari uygulamalarda daha yaygın hale gelmesi ve enerji sektöründe devrim yaratması bekleniyor.